概述平壁熱傳導(dǎo)

1、4.1 概述4.1.1 傳熱的基本方式(fngsh)4.1.2 傳熱過程中冷、熱流體的（接觸）熱交換的方式4.1.3典型的間壁式換熱器4.1.4 傳熱速率和熱通量 4.1.5 穩(wěn)態(tài)傳熱和非穩(wěn)態(tài)傳熱4.1.6熱載體及其選擇返回(fnhu)共三十七頁加熱(ji r)或冷卻回收熱量 保溫 強化傳熱過程(guchng) 削弱傳熱過程 4.1.1 傳熱的三種基本方式 共三十七頁 一、熱傳導(dǎo) 熱量(rling)從物體內(nèi)溫度較高的部分傳遞到溫度較低的部分，或傳遞到與之接觸的另一物體的過程稱為熱傳導(dǎo)。 特點：沒有物質(zhì)的宏觀位移 氣體 分子(fnz)做不規(guī)則熱運動時相互碰撞的結(jié)果 固體 導(dǎo)電體：自由電子在晶格間

2、的運動 非導(dǎo)電體：通過晶格結(jié)構(gòu)的振動實現(xiàn) 液體 機理復(fù)雜共三十七頁 二、對流 流體內(nèi)部質(zhì)點發(fā)生相對位移的熱量傳遞(chund)過程。 三、熱輻射 物體因熱的原因(yunyn)發(fā)出輻射能的過程稱為熱輻射。 自然對流：由于流體內(nèi)溫度不同造成的浮升力 引起的流動。 強制對流：流體受外力作用而引起的流動。 對流傳熱：流體與固體壁面之間的傳熱過程。 能量轉(zhuǎn)移、能量形式的轉(zhuǎn)化 不需要任何物質(zhì)作媒介 共三十七頁4.1.2 傳熱過程中冷、熱流體(lit)的（接觸）熱交換方式一、直接(zhji)接觸式板式塔共三十七頁填料(tinlio)塔共三十七頁涼 水 塔共三十七頁 二、蓄熱式優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)較簡單(jindn)

3、 耐高溫缺點： 設(shè)備體積大 有一定程度的混合低溫流體高溫流體共三十七頁三、間壁式 傳熱(chun r)面為內(nèi)管的表面積 （1）套管(to un)換熱器冷流體t1t2熱流體T1T2共三十七頁（2）列管換熱器傳熱面為殼內(nèi)所有(suyu)管束的表面積 熱流體T1T2冷流體t1t2共三十七頁4.1.3 典型(dinxng)的間壁式換熱器（1）套管(to un)換熱器（2）列管換熱器列管式換熱器列管數(shù)n，流體流量Vsa、單管程:共三十七頁b.雙管程:c.四管程:傳熱(chun r)面積內(nèi)管管壁面積流通(litng)面積共三十七頁（3）、冷、熱流體(lit)通過間壁的傳熱過程t2t1T1T2對流對流導(dǎo)熱冷

4、流體Q熱流體定態(tài)傳熱：共三十七頁式中 tm兩流體(lit)的平均溫差，或K； S總傳熱面積，m2； K總傳熱系數(shù)，W/(m2)或W/(m2K)?？倐鳠?chun r)速率方程：共三十七頁熱負(fù)荷Q：工藝要求，同種流體需升溫或降溫時吸收或放出的熱量(rling)，單位 J/s或W。傳熱速率Q（熱流量）：單位時間內(nèi)通過換熱器的整個傳熱面?zhèn)鬟f的熱量，單位 J/s或W。熱流密度q （熱通量） ：單位時間內(nèi)通過單位傳熱面積傳遞的熱量，單位 J/(sm2)或W/m2。4.1.4 傳熱(chun r)速率和熱通量共三十七頁式中 S總傳熱(chun r)面積潛熱:由于相變而產(chǎn)生(chnshng)的熱量,如冷凝,

5、沸騰。顯熱:由于溫度改變而產(chǎn)生的熱量共三十七頁4.1.5 定態(tài)與非定態(tài)傳熱(chun r) 非定態(tài)傳熱(chun r) 定態(tài)傳熱 共三十七頁4.1.6 熱載體及其選擇(xunz) 加熱劑：熱水(r shu)、飽和水蒸氣 礦物油或聯(lián)苯等低熔混合物、煙道氣等 用電加熱冷卻劑：水、空氣、冷凍鹽水、液氨等 加熱溫度180C 飽和水蒸氣 冷卻溫度30C 水共三十七頁4.2 熱傳導(dǎo)4.2.1 熱傳導(dǎo)的基本概念和傅立葉定律(dngl)4.2.2導(dǎo)熱系數(shù)4.2.3通過平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)4.2.4通過圓筒壁的定態(tài)熱傳導(dǎo)返回(fnhu)共三十七頁4.2.1 熱傳導(dǎo)的基本概念和傅立葉定律(dngl) 式中 t 某點的

6、溫度，； x,y,z 某點的坐標(biāo)(zubio)； 時間。溫度場：在某時刻，物體（空間）各點的溫度分布。 一、溫度場、等溫面、溫度梯度 共三十七頁非定態(tài)溫度場 定態(tài)溫度場 等溫面：在同一時刻(shk)，溫度場中所有溫度相同的點組成的面。 不同(b tn)溫度的等溫面不相交t1t2t1t2等溫面Q共三十七頁t+tt-ttnQdA 溫度梯度是一個點的概念。 溫度梯度是一個向量。 方向垂直于該點所在(suzi)等溫面，以溫度增加的方向為正 一維定態(tài)熱傳導(dǎo)溫度梯度 共三十七頁二、傅立葉定律(dngl) 式中 dS 導(dǎo)熱面積(min j)，m2； t/n 溫度梯度，/m或K/m； 導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m)或W

7、/(mK)。熱傳導(dǎo)速率：共三十七頁 負(fù)號表示(biosh)傳熱方向與溫度梯度方向相反 表征材料導(dǎo)熱性能的物性(w xn)參數(shù) 越大，導(dǎo)熱性能越好 用熱通量來表示 對一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo) 共三十七頁（2）是分子微觀(wigun)運動的宏觀表現(xiàn)4.2.2 導(dǎo)熱(dor)系數(shù) （1）在數(shù)值上等于單位溫度梯度下的熱通量 = f(結(jié)構(gòu),組成,密度,溫度,壓力）（3）各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)金屬固體 非金屬固體 液體 氣體 共三十七頁 金屬固體(gt)：101102W/(m.K) 建筑材料：10-1100W/(m.K) 絕熱材料：10-2 10-1W/(m.K) 液體：10-1 100W/(m.K) 氣體：10-2

8、10-1W/(m.K)的大概(dgi)范圍：共三十七頁在一定(ydng)溫度范圍內(nèi)：式中 0, 0、 t時的導(dǎo)熱系數(shù)(xsh)，W/(mK)； a 溫度系數(shù)。 1.固體的導(dǎo)熱系數(shù) 金屬：純金屬 合金 非金屬：同樣t下， 對大多數(shù)金屬材料：a 0 ， t 共三十七頁2、液體(yt)的導(dǎo)熱系數(shù) 金屬(jnsh)液體較高；非金屬液體低，水的最大 t （除水和甘油）3、氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 一般來說，純液體的大于溶液 t 氣體不利導(dǎo)熱，但可用來保溫或隔熱共三十七頁 4.2.3 通過(tnggu)平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo) 一、 通過(tnggu)單層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo) 假設(shè)：(1) A大，b??；(2) 材料均勻；(3)

9、 溫度僅沿x變化，且不隨時間變化。t1t2bxtdxQxQx+dx共三十七頁取dx的薄層(bo cn)，作熱量衡算： 對于穩(wěn)定溫度場 傅立葉定律： 邊界條件為： 共三十七頁得： 不隨t而變時式中A 平壁的面積，m2； b 平壁的厚度，m； 平壁的導(dǎo)熱系數(shù)(xsh)，W/(m)或W/(mK)； t1,t2 平壁兩側(cè)的溫度，。共三十七頁討論(toln)： （2）分析平壁內(nèi)的溫度(wnd)分布（1）可表示為推動力：熱阻：上限由為共三十七頁 不隨t變化， tx呈線形(xin xn)關(guān)系（3）當(dāng)隨t變化(binhu)時若隨t變化關(guān)系為：則tx呈拋物線關(guān)系 如：1t1，2t2； 可取平均值共三十七頁 二、

10、 通過(tnggu)多層平壁的定態(tài)熱傳導(dǎo) 假設(shè)： 各層接觸(jich)良好，接觸(jich)面兩側(cè)溫度相同。t1t2b1txb2b3t2t4t3對于三層：共三十七頁推廣(tugung)至n層： 共三十七頁三、各層的溫差(wnch)思考： 厚度相同(xin tn)的三層平壁傳熱，溫度分布如圖所示；試分析哪一層熱阻最大，并說明各層的大小。t1t2t3t4312Qxt推動力與熱阻成正比共三十七頁內(nèi)容摘要4.1 概述。4.1.5 穩(wěn)態(tài)傳熱和非穩(wěn)態(tài)傳熱。氣體 分子做不規(guī)則熱運動時相互碰撞的結(jié)果。固體 導(dǎo)電體：自由電子在晶格間的運動。4.1.2 傳熱過程中冷、熱流體的（接觸）熱交換方式(fngsh)。傳熱面積內(nèi)管管壁面積。S總傳熱面積，m2。K總傳熱系數(shù)，W/(m2)或W/(m2